(57)【要約】【課題】複数の半導体発光素子と、ロッドインテグレータとを用いることにより、長寿命、省電力でかつ均一性の良好な照明装置及び投写型画像表示装置を提供する。【解決手段】複数の半導体発光素子１と、半導体発光素子１からの射出光を集光し、かつ前記各半導体発光素子１と一対に配置されたそれぞれ別個の集光レンズ系３と、ロッドインテグレータ４と、ロッドインテグレータ４から射出された光束を導くリレーレンズ系５とを備え、半導体発光素子１及び集光レンズ系３は、集光レンズ系３の光軸が、ロッドインテグレータ４の入射面上の点を起点として放射状になるように配置されている【選択図】図１
2007114603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子からの射出光を集光し、かつ前記各半導体発光素子と一対に配置されたそれぞれ別個の集光レンズ系と、
ロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータから射出された光束を導くリレーレンズ系とを備え、
前記半導体発光素子及び前記集光レンズ系は、前記集光レンズ系の光軸が、前記ロッドインテグレータの入射面上の点を起点として放射状になるように配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記複数の半導体発光素子は、赤色、青色、緑色の半導体発光素子が混在している請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記各色の半導体発光素子は、前記各色毎に３群に分かれており、前記３群の半導体発光素子の各群に、それぞれ別個の前記ロッドインテグレータが対応しており、前記各色を色合成する色合成光学系をさらに備えた請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の半導体発光素子に、さらに白色の半導体発光素子を含んでいる請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記半導体発光素子からの射出光を反射して、前記集光レンズ系に導く反射部材をさらに備えている請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記ロッドインテグレータは、４面の反射面で囲まれた内部が中空部になっている請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記半導体発光素子は、発光ダイオード素子、エレクトロルミネセンス素子、又は半導体レーザ素子である請求項１から６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
複数の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子からの射出光を集光し、かつ前記各半導体発光素子と一対に配置されたそれぞれ別個の集光レンズ系と、
ロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータから射出された光束を導くリレーレンズ系と、
前記リレーレンズ系から導かれた光束を変調し、画像を形成するライトバルブと、
投写レンズとを備え、
前記半導体発光素子及び前記集光レンズ系は、前記集光レンズ系の光軸が、前記ロッドインテグレータの入射面上の点を起点として放射状になるように配置されていることを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項９】
前記複数の半導体発光素子は、赤色、青色、緑色の半導体発光素子が混在している請求項８に記載の投写型画像表示装置。
【請求項１０】
前記各色の半導体発光素子は、前記各色毎に３群に分かれており、前記３群の半導体発光素子の各群に、それぞれ別個の前記ロッドインテグレータが対応しており、前記各色を色合成する色合成光学系をさらに備えた請求項９に記載の投写型画像表示装置。
【請求項１１】
前記複数の半導体発光素子に、さらに白色の半導体発光素子を含んでいる請求項９に記載の投写型画像表示装置。
【請求項１２】
前記半導体発光素子からの射出光を反射して、前記集光レンズ系に導く反射部材をさらに備えている請求項８に記載の投写型画像表示装置。
【請求項１３】
前記ロッドインテグレータは、４面の反射面で囲まれた内部が中空部になっている請求項８に記載の投写型画像表示装置。
【請求項１４】
前記半導体発光素子は、発光ダイオード素子、エレクトロルミネセンス素子、又は半導体レーザ素子である請求項８から１３のいずれかに記載の投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びそれを用いた投写型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大画面映像を表示する方法として、映像信号に応じた画像を表示する小型のライトバルブを照明し、その画像を投写レンズにより拡大投写する投写型画像表示装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
照明光源には、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯又はキセノン等のいわゆる熱光源が使用される。また、ライトバルブには、透過型又は反射型の液晶パネルを用いたものや、微細なミラーの集合体であるデジタルミラーデバイス（以下ＤＭＤという。）を用いたものがある。このような照明光源やライトバルブを用いた投写型画像表示装置が実用化されている。以下、従来の投写型画像表示装置の一例について説明する。
【０００４】
図９は、超高圧水銀灯をランプとして用いた従来の投写型画像表示装置の一例を示す光学系概念図である。図９中、１００はランプ、２００は楕円凹面鏡、３００はカラーホイール、４はロッドインテグレータ、５はリレーレンズ系、６は全反射ミラー、７は反射型ライトバルブ、８は全反射プリズム、９は投写レンズである。
【０００５】
次に、動作について説明する。ランプ１００の発光中心は、楕円凹面鏡２００の第１焦点近傍に配置されている。ランプ１００より射出する光束は、楕円凹面鏡２００で反射された後、楕円凹面鏡２００の第２焦点近傍に集光される。ロッドインテグレータ４の入射面は、楕円凹面鏡２００の第２焦点近傍に配置されている。ロッドインテグレータ４に入射した光束は、ロッドインテグレータ４の側面で適宜全反射されロッドインテグレータ４より射出する。
【０００６】
ロッドインテグレータ４の入射面近傍に配置されたカラーホイール３００は、カラー表示を可能にさせるものである。また、カラーホイール３００は、少なくとも赤、青、緑の３原色を透過させるダイクロイックフィルターを備えており、回転することにより白色光を時分割で色分解することができる。
【０００７】
ロッドインテグレータ４から射出した光束は、カラーホイール３００、少なくとも１枚で構成したリレーレンズ系５、全反射ミラー６及び全反射プリズム８を経て反射型ライトバルブ７を照明する。反射型ライトバルブ７により、光学像を形成する変調光が射出される。反射型ライトバルブ７からの光束は、全反射プリズム８を経て投写レンズ９に至る。投写レンズ９は、反射型ライトバルブ７の形成した光学像を投写することになる。また、反射型ライトバルブ７は、微細なミラーの集合体であるＤＭＤであり、駆動回路（図示せず）から出力される電気信号によって画像を表示する。反射型ライトバルブ７に表示された画像は、全反射プリズム８及び投写レンズ９を介して拡大投写され、スクリーン（図示せず）に投写される。
【０００８】
前記のロッドインテグレータ４は、入射する光線の角度が異なれば、ロッドインテグレータ４の側面で適宜全反射される回数が異なる。これらの反射光は射出面で混合される。このため、入射面では不均一な照度分布であっても、射出面で重畳されるので、ロッドインテグレータ４の射出面では均一性に優れ、かつ所望の照明領域と略等しい形状の照明光束を得ることができる。この場合、反射回数が多いほど均一性に優れるので、ロッドインテグレータ４の長さは十分にとられていることはいうまでもない。
【特許文献１】特開２０００-１３１７６２号公報
【特許文献２】特開２００４-３３５９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のような従来の投写型画像表示装置においては、ランプにはいわゆる熱光源であるメタルハライドランプ、超高圧水銀灯、キセノンランプが使用されてきたが、近年は発光効率が他のランプに比べて優れていることから超高圧水銀灯が主流となっている。
【００１０】
しかしながら、超高圧水銀灯は入力電力から光への変換効率が低く、そのため入力電力が大きくなり、電源及びランプ（反射凹面鏡付き）の寸法が大きくなり、さらに冷却ファンが必要であった。
【００１１】
また、超高圧水銀灯を用いた場合は、４００ｎｍ以下の波長領域の紫外光の影響によるライトバルブそのものの劣化を防止するために、ランプからライトバルブまでの光学経路間に、紫外線を遮断するＵＶカットフィルタが必要であった。
【００１２】
さらに、ＤＭＤを反射型ライトバルブとして使用した従来の投写型画像表示装置では、カラー表示のためカラーホイールを備えている。この構成は、カラーホイールの回転とＤＭＤの各画素のオン・オフとを同期させて、時分割カラー表示を行い、眼の残像効果と合わせて通常のカラー画像を表示するというものである。この構成では、カラーホイールを回転させるモータの駆動音が一つの騒音源となっていた。
【００１３】
また、従来の投写型画像表示装置には、複数個の半導体発光素子を用い、この複数個分の半導体発光素子から射出される光全てを、ロッドインテグレータの前段に配置した少なくとも１枚の集光レンズで集光するようにしたものがある（前記特許文献２参照）。
【００１４】
この構成は、各半導体発光素子のそれぞれに別個の集光レンズを対応させたものではなく、複数個分の半導体発光素子全てを包括するように大きな集光レンズが必要であった。このため、集光レンズの焦点距離を長くとる必要があり、半導体発光素子を拡大する倍率が大きくなっていた。
【００１５】
その結果、この構成では、ロッドインテグレータ入射面で集光される光のスポットが大きくなり、集光効率が低くなり、所望の明るさを得ることができないという問題があった。
【００１６】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、複数の半導体発光素子と、ロッドインテグレータとを用いることにより、長寿命、省電力でかつ均一性の良好な照明装置及び投写型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の照明装置は、複数の半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの射出光を集光し、かつ前記各半導体発光素子と一対に配置されたそれぞれ別個の集光レンズ系と、ロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータから射出された光束を導くリレーレンズ系とを備え、前記半導体発光素子及び前記集光レンズ系は、前記集光レンズ系の光軸が、前記ロッドインテグレータの入射面上の点を起点として放射状になるように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の投写型画像表示装置は、複数の半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの射出光を集光し、かつ前記各半導体発光素子と一対に配置されたそれぞれ別個の集光レンズ系と、ロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータから射出された光束を導くリレーレンズ系と、前記リレーレンズ系から導かれた光束を変調し、画像を形成するライトバルブと、投写レンズとを備え、前記半導体発光素子及び前記集光レンズ系は、前記集光レンズ系の光軸が、前記ロッドインテグレータの入射面上の点を起点として放射状になるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の半導体発光素子と、ロッドインテグレータとを用いることにより、長寿命、省電力でかつ均一性の良好な照明装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の照明装置又は投写型画像表示装置によれば、複数の半導体発光素子とロッドインテグレータとを用いることにより、長寿命、省電力でかつ均一性の良好な照明装置を得ることができる。また、半導体発光素子毎に別個の集光レンズ系を備えているので、集光レンズ系の焦点距離を短くすることができる。
【００２１】
前記照明装置又は投写型画像表示装置においては、前記複数の半導体発光素子は、赤色、青色、緑色の半導体発光素子が混在していることが好ましい。この構成によれば、半導体発光素子の赤色、青色、緑色の３原色を時分割発光させることにより、カラー表示が可能になる。このため、騒音の要因になるカラーホイールを用いる必要がなく、静音性も良好になる。
【００２２】
また、前記各色の半導体発光素子は、前記各色毎に３群に分かれており、前記３群の半導体発光素子の各群に、それぞれ別個の前記ロッドインテグレータが対応しており、前記各色を色合成する色合成光学系をさらに備えたことが好ましい。この構成によれば、各色に対応した半導体発光素子を増やすことができ、明るさを向上させることができる。
【００２３】
また、前記複数の半導体発光素子に、さらに白色の半導体発光素子を含んでいることが好ましい。この構成によれば、白色の輝度を向上させることができるので、コントラスト感を向上させることができる。
【００２４】
また、前記ロッドインテグレータは、４面の反射面で囲まれた内部が中空部になっていることが好ましい。この構成によれば、中実で同じ長さのロッドインテグレータに比べ、反射回数を増やすことができ、照明光の均一性向上に有利になる。
【００２５】
また、前記半導体発光素子からの射出光を反射して、前記集光レンズ系に導く反射部材をさらに備えていることが好ましい。この構成によれば、半導体発光素子から射出された光のうち、光軸に対して射出角の大きな光を取り込むことができ、集光効率を向上させることができる。
【００２６】
また、前記半導体発光素子は、発光ダイオード素子、エレクトロルミネセンス素子、又は半導体レーザ素子であることが好ましい。
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態について説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置の概略図を示している。図１に示した投写型画像表示装置は、半導体発光素子１と、光学部材２と、集光レンズ系３と、ロッドインテグレータ４と、ロッドインテグレータ４から射出された光束を導くリレーレンズ系５と、全反射ミラー６と、リレーレンズ系５から導かれた光束を変調し、画像を形成する反射型ライトバルブ７と、全反射プリズム８と、反射型ライトバルブ７の形成した画像を投写する投写レンズ９とを備えている。
【００２９】
図１において、半導体発光素子１は光学部材２との一体型である。本図の例では、光学部材２は光を集光する砲弾型レンズである。光学部材２は、半導体発光素子１と密着して一体型で構成されていることが好ましい。この構成によれば、半導体発光素子１の信頼性を保持することができる。
【００３０】
集光レンズ系３は、半導体発光素子１からの射出光を集光するものである。半導体発光素子１の１個分と、それぞれ別個の集光レンズ系３とが一対になっている。
【００３１】
集光レンズ系３は、プラスチック材料のレンズで構成してもよく、ガラス等の材料のレンズで構成してもよい。集光レンズ系３は、図１の例では、１枚の単レンズで構成しているが、集光効率を向上させるために、光軸方向に２枚以上の単レンズを配置したものでもよい。また、レンズアレーとして構成してもよい。さらに、集光効率を向上させるために、レンズ面形状を非球面形状としてもよい。
【００３２】
半導体発光素子１及び集光レンズ系３は、集光レンズ系３の光軸が、ロッドインテグレータ４の入射面上の点を起点として放射状になるように配置されている。
【００３３】
集光レンズ系３からの光束が入射するロッドインテグレータ４は、耐熱性の良好なガラス材料で形成しているが、アルミ増反射ミラーを用いてもよく、誘電体ミラーを組み合わせた中空型のロッドインテグレータを用いてもよい。
【００３４】
ロッドインテグレータ４から射出された光束を導くリレーレンズ系５は、ロッドインテグレータ４の射出面の後段と、全反射ミラー６の後段の２枚で構成されている。リレーレンズ系５は、本図では２枚の例を示しているが、２枚に限るものではない。
【００３５】
図２、３は、半導体発光素子１の配置を示す平面図である。図２、３は、半導体発光素子１をロッドインテグレータ４の光軸方向（図１の矢印ａ方向）から見た図である。図２の例では、中央部に緑色半導体発光素子１Ｇを１個配置している。さらに、中央部の緑色半導体発光素子１Ｇを囲む円周上に、緑色半導体発光素子１Ｇ、青色半導体発光素子１Ｂ、赤色半導体発光素子１Ｒをそれぞれ２個配置している。
【００３６】
図３の例では、中央部に白色半導体発光素子１Ｗを１個配置している。さらに、中央部の白色半導体発光素子１Ｗを囲む円周上に、緑色半導体発光素子１Ｇ、青色半導体発光素子１Ｂ、赤色半導体発光素子１Ｒをそれぞれ２個配置している。
【００３７】
ここで、半導体発光素子１は、ロッドインテグレータ４に入射する光の最大角度（通常は光軸に対して±３０度程度）以内に配置すればよい。これは、ロッドインテグレータから射出される光束を集光する通常のリレーレンズの集光角が、±３０度程度であるためである。このため、半導体発光素子１の各色の数は、図２、３の例に限るものではなく、ロッドインテグレータに入射する光の最大角度以内の範囲において、明るさ出力に合わせて決定すればよい。
【００３８】
また、半導体発光素子１としては、例えば発光ダイオード素子、エレクトロルミネセンス素子、又は半導体レーザ素子を用いることができる。
【００３９】
次に、動作について説明する。図１において、半導体発光素子１から射出された光は、砲弾型レンズで構成された光学部材２により集光され、さらにその後段に配置された集光レンズ系３により、ロッドインテグレータ４の入射面近傍に集光される。
【００４０】
ロッドインテグレータ４に入射した光は、ロッドインテグレータ４の側面で適宜全反射され、射出される。ロッドインテグレータ４から射出された光束は、リレーレンズ系５、全反射ミラー６及び全反射プリズム８を介して反射型ライトバルブ７を照明する。
【００４１】
このとき、入射する光線の角度が各々異なり、ロッドインテグレータ４の垂直方向及び水平方向の一対の側面で適宜全反射される回数が異なるため、入射面では不均一な照度分布であっても射出面で重畳され、結果としてロッドインテグレータ４の射出端面では均一性に優れ、かつ所望の照明領域とほぼ等しい形状の照明光束を得ることが可能となる。
【００４２】
また、反射回数が多いほど均一性に優れることからロッドインテグレータの長さは十分にとられていることが好ましい。このことにより、赤色、青色、緑色の半導体発光素子１を複数個混在して配置してあっても各色で均一な照明光を得ることができる。
【００４３】
反射型ライトバルブ７は駆動回路（図示せず）から出力される電気信号によって画像を表示する。反射型ライトバルブ７に表示された画像は、全反射プリズム８を透過し投写レンズ９を介して拡大投写されスクリーン（図示せず）に投写される。
【００４４】
また、カラー表示については、図２に示した赤色半導体発光素子１Ｒ、青色半導体発光素子１Ｂ、緑色半導体発光素子１Ｇの３原色を時分割発光させることで可能としている。さらに、図３に示した白色の半導体発光素子１Ｗを加えた構成によれば、白色の輝度を向上させることができるので、コントラスト感を向上させることができる。
【００４５】
本実施の形態は、照明光源として、半導体発光素子１を用いている。半導体発光素子は、低電力消費率であり、寿命が長く、発生する熱量が少ないという利点がある。しかも複数個の半導体発光素子１を使用しているので、光源の寿命を飛躍的に延長することができるとともに、高輝度を実現でき、かつ光の均一性を向上させることができる。
【００４６】
また、本実施の形態は、騒音の要因であったカラーホイールを用いずに、半導体発光素子１の赤色、青色、緑色の３原色を時分割発光させることにより、カラー表示を可能としている。このため、静音性も良好になる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、投写型画像表示装置の例で説明したが、光の進行順に半導体発光素子１からリレーレンズ系５までの構成を少なくとも備えた装置を照明装置として用いれば、高輝度かつ均一な光を照射できる照明装置を実現できる。このことは以下の各実施の形態においても同様である。
【００４８】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る投写型画像表示装置の概略図を示している。図４において、図１に示した実施の形態１に係る投写型画像表示装置と同一構成のものは、同一番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４９】
図４に示した構成は、図１に示した構成に比べ、半導体発光素子１に備えた光学部材の形状が異なっている。図４の例では、半導体発光素子１の周りを囲むように配置された反射部材２０を光学部材として備えている。
【００５０】
反射部材２０は、例えば、円錐形でかつ耐熱性の良好なガラス材料で形成し、反射面には反射率の良好な誘電体多層膜をコーティングしたものである。反射面のコーティングは、アルミ又は銀を蒸着した反射膜で構成してもよい。
【００５１】
さらに反射部材２０は、中空のロッドインテグレータであってもよく、全反射ミラーを組み合わせた矩形形状のテーパロッドインテグレータでもよい。
【００５２】
図４の構成においても、半導体発光素子１の１個分と、それぞれ別個の集光レンズ系３０とが一対になっている。図４の例では、各集光レンズ系３０は、光軸方向に単レンズ２枚を配置したものである。
【００５３】
また、集光レンズ系３０に用いた単レンズは、プラスチック材料のレンズで構成してもよく、ガラス等の材料のレンズで構成してもよい。さらに、集光効率を向上させるために、レンズ面形状を非球面形状としてもよい。
【００５４】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、図２、３に示した構成により、半導体発光素子１の赤色、青色、緑色の３原色を時分割発光させてカラー表示することには変わりなく、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５５】
本実施の形態は、実施の形態１で採用した半導体発光素子１と砲弾型レンズとを一体にした一般的な構成を、半導体発光素子１の後段に円錐形の反射部材２０を光学部材として配置した構成に置き換えている。このことにより、半導体発光素子１から射出されてはいるが、発光部材２では集光できなかった光軸に対して射出角の大きな光を取り込むことができ、集光効率を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施の形態は、集光レンズ系３０に２枚の単レンズを用いている。このため、半導体発光素子１と一体型で構成された砲弾型レンズと、単レンズ１枚の集光レンズ系とを組み合わせた実施の形態１に比べ、設計自由度が大きくなる。その結果、ロッドインテグレータ４の入射面に生じる半導体発光素子１の光学像の収差を補正でき、集光効率を向上させることができる。
【００５７】
図５は、集光レンズ系３０を２枚の単レンズで構成した実施例を説明する図である。図５は、半導体発光素子１の１個分に対応する光学部材２０、集光レンズ３０を示している。Ａ点は、集光点である。図５の例は、光学部材２０として樹脂レンズを用いている。Ｄ１−Ｄ３は、各レンズの直径（ｍｍ）、ｄ１−ｄ６（ｍｍ）は各部の距離、Ｒ１−Ｒ６は、各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）である。以下の表１に、数値例を示す。
【００５８】
【表１】
2007114603.tif 000003
【００５９】
Ｒ６面からＡ点までの距離は、６５ｍｍであり、複数個の半導体発光素子１全てを包括するように大きな集光レンズを設けた場合と比較して、集光レンズの焦点距離を短くすることができる。
【００６０】
（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る投写型画像表示装置の概略図を示している。図１に示した実施の形態３に係る投写型画像表示装置と同一構成のものは、同一番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６１】
図６に示すように、本実施の形態では、図１に示した構成にさらに色合成光学系である色合成プリズム１１と入射した光を略一方向に振動する偏光光に変換し射出させる偏光変換素子である偏光変換プリズム１２とを備えている。また、各色に対応した半導体発光素子１Ｒ（赤）、１Ｇ（緑）、１Ｂ（青）毎に、光学部材２と、集光レンズ系３と、ロッドインテグレータ４を備えている。
【００６２】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図は、半導体発光素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを、それぞれロッドインテグレータ４の光軸方向から見た図である。これらの各図に示したように、各色毎の半導体発光素子は７個である。
【００６３】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、半導体発光素子の赤色、青色、緑色の３原色を時分割発光させてカラー表示することには変わりなく、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６４】
本実施の形態では、各色に対応した半導体発光素子をそれぞれ７個配置しており、実施の形態１の構成に比べ、約３倍の明るさを実現できる。
【００６５】
なお、前記の通り、ロッドインテグレータに入射する光の最大角度は、通常、光軸に対して±３０度程度である。このため、この最大角度以内に半導体発光素子を配置すればよい。したがって、各色に対応した半導体発光素子の数については、７個に限るものではなく、明るさ出力に合わせてその数を決めればよい。
【００６６】
また、色合成プリズム１１は、リレーレンズ系の光路間で主光線が光軸にほぼ平行になる位置に配置されることが望ましい。この構成によれば、色合成プリズム１１に備えられたダイクロイックミラー面での光線入射角が光軸付近と周辺部でほぼ同じになり、薄膜面での入射角による波長依存性を小さくすることができ、結果として色合成による色むらを最小限に抑えることができる。ここでの主光線とは、ロッドインテグレータ４の射出面と光軸が交わる点を通る光線を示す。
【００６７】
また、色合成光学系は、前記の方式に限定するものではない。例えば、色合成光学系は、板状のダイクロイックミラーをＸ字に配置したものでもよい。この場合は、偏光変換素子１２を使わない構成も可能となる。
【００６８】
（実施の形態４）
図８は、実施の形態４に係る投写型画像表示装置の概略図を示している。図１、４、６に示した実施の形態１−３に係る投写型画像表示装置と同一構成のものは、同一番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６９】
本実施の形態は、図４に示した構成にさらに色合成プリズム１１と入射した光を略一方向に振動する偏光光に変換し射出させる偏光変換プリズム１２とを備えている。また、各色に対応した半導体発光素子１Ｒ（赤）、１Ｇ（緑）、１Ｂ（青）毎に、光学部材２と、集光レンズ系３と、ロッドインテグレータ４を備えている。各色の半導体発光素子の配置は、図７の各図に示したものと同じである。
【００７０】
すなわち、本実施の形態は、図６に示した実施の形態３の構成において、半導体発光素子、光学部材２の構成を、実施の形態２の構成に置き換えたものでもある。
【００７１】
このため、本実施の形態は、実施の形態３と同様の効果を得ることができ、実施の形態２の約３倍の明るさを実現できる。
【００７２】
なお、色合成光学系は、前記の方式に限定するものではない。例えば、色合成光学系は、板状のダイクロイックミラーをＸ字に配置したものでもよい。この場合は、偏光変換プリズム１２を使わない構成も可能となる。
【００７３】
（実施の形態５）
本実施の形態は、前記各実施の形態において、ロッドインテグレータ４を中空のロッドインテグレータとした実施の形態である。このロッドインテグレータは、内部の４面の反射面で囲まれた部分が中空部になっている。
【００７４】
硝子等で形成した中空でないロッドインテグレータ、すなわち中実のロッドインテグレータは、中空で同じ長さのロッドインテグレータに比べ、内部での全反射回数は少なくなる。これは、屈折率の作用により入射面での屈折により、入射光の角度が緩くなる（スネルの法則）ためである。
【００７５】
このため、中空のロッドインテグレータは、中実で同じ長さのロッドインテグレータに比べ、反射回数を増やすことができ、均一性向上に有利になる。また、同じ均一性を確保するには、中空のロッドインテグレータは、中実のものに比べ長さを短くできることになる。
【００７６】
ただし、全反射では理論上のロスはないが、中空タイプでは、硝子板への反射コートの反射率（誘電体の多層膜タイプで１回反射すると１〜２％程度ロス）と内部反射の回数によってロスが大きくなる。
【００７７】
ＬＥＤ（発光ダイオード）の発光にはＵＶ（紫外光）、ＩＲ（赤外光）がないため、中空ロッドインテグレータを構成する硝子板へのコート（アルミ増反射コート、誘電体多層コート等）を劣化させる要因とはならない。一方、通常の超高圧水銀灯等では、ＵＶをカットしないとライトバルブ（液晶パネル、ＤＭＤ）、各種光学デバイスの信頼性に大きな影響を及ぼすことになる。
【００７８】
また、リレーレンズは通常、ロッド射出面とライトバルブ（例えば、ＤＭＤ）とが共役になるように設計されている。このため、中実の硝子ロッドでは、射出面にゴミ等が付くと、射出面とライトバルブとが共役になっているため、あたかもライトバルブにゴミが付いているようにスクリーンに投写されることになる。中空タイプでは射出面に実体がなく、このような問題は起こらない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明によれば、複数個の半導体発光素子と、ロッドインテグレータとを用いることで、長寿命、省電力でかつ均一な照明光を得ることができる。このため、本発明は、ロッドインテグレータを備えた照明装置や投写型画像表示装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る投写型画像表示装置の概略図。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の配置構成図。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の配置構成図。
【図４】本発明の実施の形態２に係る投写型画像表示装置の概略図。
【図５】本発明の実施例を示す図。
【図６】本発明の実施の形態３に係る投写型画像表示装置の概略図。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の配置構成図。
【図８】本発明の実施の形態４に係る投写型画像表示装置の概略図。
【図９】従来の投写型画像表示装置の一例の概略図。
【符号の説明】
【００８１】
１  半導体発光素子
１Ｒ  赤色半導体発光素子
１Ｇ  緑色半導体発光素子
１Ｂ  青色半導体発光素子
１Ｗ  白色半導体発光素子
２  光学部材
３，３０  集光レンズ系
４  ロッドインテグレータ
５  リレーレンズ系
６  全反射ミラー
７  反射型ライトバルブ
８  全反射プリズム
９  投写レンズ
１１  色合成プリズム
１２  偏光変換プリズム
２０  反射部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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